Procesador digital de señal
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DSP es el acrónimo de Digital Signal Processor, que significa Procesador Digital de Señal.
Un DSP es un sistema basado en un procesador o microprocesador que posee un juego de instrucciones, un hardware y un software optimizados para aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta velocidad. Debido a esto es especialmente útil para el procesado y representación de señales analógicas en tiempo real: en un sistema que trabaje de esta forma (tiempo real) se reciben muestras (samples en inglés), normalmente provenientes de un conversor analógico/digital (ADC).
Se ha dicho que puede trabajar con señales analógicas, pero es un sistema digital, por lo tanto necesitará un conversor analógico/digital a su entrada y digital/analógico en la salida. Como todo sistema basado en procesador programable necesita una memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que ejecuta.
Si se tiene en cuenta que un DSP puede trabajar con varios datos en paralelo y un diseño e instrucciones específicas para el procesado digital, se puede dar una idea de su enorme potencia para este tipo de aplicaciones. Estas características constituyen la principal diferencia de un DSP y otros tipos de procesadores.
Para adentrar en su funcionamiento se pondrá el ejemplo de un filtro: el DSP recibirá valores digitales o samples procedentes de la señal de entrada, calcula qué salida se obtendrá para esos valores con el filtro que se le ha programado y saca esa salida. Un posible sistema basado en un DSP puede ser el siguiente:
La señal entrante entra directamente en un filtro antialiasing para evitar frecuencias superiores a la de muestreo del conversor analógico-digital. Después se lleva a cabo el procesado digital en el módulo DSP, para después volverse a convertir en analógico y dar paso a la salida.
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[editar] Historia
Al final de los años 1970 Intel y AMI presentaron dispositivos para procesar señales sin mucho éxito comercial. En 1979, Bell Labs presentó el primer chip para procesar digitalmente señales, el Mac 4 Microprocessor.
En los años 1981 NEC Corporation y AT&T presentaron dispositivos parecidos. Hoy en día los tres fabricantes más importantes son Texas Instruments, Analog Devices y Motorola.
[editar] Programación
Un DSP se puede programar tanto en ensamblador como en C. Cada familia de DSP tienen su propio lenguaje ensamblador y sus propias herramientas suministradas por el fabricante. En los últimos tiempos hay otros fabricantes que están intentando que sus aplicaciones programen también DSP como son Matlab y Labview.
[editar] Ejemplo de un filtro con Matlab
En el siguiente ejemplo se presenta la programación de un filtro digital en el lenguaje de Matlab. Cabe destacar que los coeficientes del filtro están en los arrays den y num. Nótese que todas las operaciones son sumas (o restas), multiplicaciones y almacenamiento en memoria (variable w).
w=[0 0 0 0 0]; y=zeros(1,length(entrada)); for i=1:length(entrada)
w(5)=entrada(i)-den(2)*w(4)-den(3)*w(3)-den(4)*w(2)-den(5)*w(1); y(i)= num(1)*w(5)+num(2)*w(4)+num(3)*w(3)+num(4)*w(2); w(1)=w(2); w(2)=w(3); w(3)=w(4); w(4)=w(5);
end;
[editar] Páginas con programas de ejemplo
[editar] Aplicaciones
Las aplicaciones más habituales en las que se emplean DSP son el procesado de audio y video; y cualquier otra aplicación que requiera el procesado en tiempo real. Con estas aplicaciones se puede eliminar el eco en las líneas de comunicaciones, lograr hacer más claras imágenes de órganos internos en los equipos de diagnóstico médico, cifrar conversaciones en teléfonos celulares para mantener privacidad, analizar datos sísmicos para encontrar nuevas reservas de petróleo, hace posible las comunicaciones wireless LAN, el reconocimiento de voz, los reproductores digitales de audio, los modems inalámbricos, las cámaras digitales, y una larga lista de elementos que pueden ser relacionados con el proceso de señales.
[editar] Arquitectura
Un DSP está diseñado teniendo en cuenta las tareas más habituales del procesado digital: sumas, multiplicaciones y retrasos (almacenar en memoria).
Tienen arquitectura Harvard y algunos pueden manejar números con coma flotante.
Los elementos básicos que componen un DSP son:
- Conversores en las entradas y salidas
- Memoria de datos, memoria de programa y DMA.
- MACs: multiplicadores y acumuladores.
- ALU: Unidad aritmético-lógica.
- Registros.
[editar] Véase también
[editar] Enlaces externos
[editar] Fabricantes
- Analog Devices
- Texas Instruments
- Motorola (Freescale)
- Hewlet Packard
- Cirrus
- Creative
- Forte Media
- Philips
- PCE GROUP
- Yamaha
- Airelog Device
- ATT
- SGS-Thomson
